3D プリントは持続可能な製造ソリューションですか?

3D プリンティング、または産業用途で呼ばれる付加製造 (AM) は、全国の工場や製造現場で足場を固めています。 従来の製造と比較して、より速く、より安価で、より柔軟な製造が可能ですが、どの程度持続可能でしょうか? GE、シーメンス、フォルクスワーゲンなどの企業 (AM を採用し、二酸化炭素排出量の削減を約束した企業) が持続可能性の目標を達成するのに役立つでしょうか?

から今週リリースされた新しいツール アムパワーは EU を拠点とする積層造形のシンクタンクであり、コンサルティング会社であり、企業が金属 2D プリントのエネルギー消費量と CO3 排出量を測定できるように設計されています。

同社の新しい Sustainability Calculator は、メーカーがさまざまな金属材料の選択と AM 技術の組み合わせを入力して比較し、結果として生じる CO2 排出量を決定するためのツールです。 カスタマイズ オプションとオーバーライドは、グローバルに分散されたプロセス チェーン全体で行われた選択を説明できます。

「どの製造技術が最も二酸化炭素排出量が少ないかについての一般的な答えはありません」と Ampower は新しいレポートで述べています。 金属付加製造の持続可能性、全体的なフットプリントは、金属の種類と部品の形状に大きく影響されるためです。 しかし、同様の 1,000 つの部品を比較すると、フライス加工用に設計された 1,000 個のブラケットと 3D プリント用に設計された 2 個の同様のブラケットを比較したところ、砂型鋳造は、部品がアルミニウムで作られている場合に最も CO2 排出量が少ないことがわかりました。 しかし、素材を変えると方程式が変わります。 伝統的にチタンで粉砕された同じブラケットは、次のような AM 技術の XNUMX 倍の COXNUMX レベルをもたらします。 レーザー粉末床融合 & バインダージェッティング.

AM と従来の製造の持続可能性を比較することは、部品が製造された時点で終わるわけではないと、3D プリント業界の多くが主張しています。 アディティブ マニュファクチャリング パーツには波及効果があり、バリュー チェーンのはるか下まで保全を可能にします。 航空宇宙用途に使用される上記のブラケットを考えてみましょう。

航空機の部品では、重量が燃料消費量、つまり CO2 排出量に直結することがよくあります。 3D プリント技術は、他の技術では不可能な形状を作成することができ、より少ない材料を使用し、より軽量で強度が同等の部品を可能にします。 下の写真のAM用に設計されたAMpowerのブラケット例は、従来の方法で製造されたバージョンよりも少ない材料を使用しています。

Ampower のマネージング パートナーである Matthias Schmidt-Lehr は、次のように述べています。 「また、アディティブ マニュファクチャリングがフットプリントの削減に貢献できるのはどこか、従来の技術はどこがより効率的かという問題についても明確になるはずです。」

Ampower によると、飛行機の 1 kg の重量削減は年間 2,500 リットルの灯油の節約に相当し、航空機の寿命を 20 年と仮定すると、これは最大 126,000 kg の CO2 の削減につながります。 「軽量化や性能向上が使用中の排出量に大きな影響を与えるエンジン、ポンプ、タービンなど、他の多くのアプリケーションでも同様の節約が可能です」と Schmidt-Lehr 氏は述べています。

アディティブ マニュファクチャリングを製造業の持続可能な勝利として評価する場合、この技術が真価を発揮できるのは最終用途アプリケーションです。 「軽量化または効率最適化された AM 設計の使用中の節約は、部品製造​​自体からの排出量よりもはるかに大きくなる可能性があります」と、Ampower は最新のレポートで述べています。 「しかし、使用中の節約が存在する場合、それはアプリケーションに大きく依存しています。」

効率を高める軽量設計と部品の統合に加えて、ほとんどの付加製造部品が現地で生産され、出荷とそれに伴う排出を排除しているという事実は、AM に有利なもう 3 つのデータポイントです。 また、倉庫に保管されている物理的な部品としてではなく、必要に応じて必要に応じてオンデマンドで XNUMXD プリントできるように、スペア部品の在庫をデジタル形式で保管するという新たな慣行もあります。

今後、Ampower は、原材料生産におけるリサイクル率の向上と、100% リサイクルされた材料からの新しい金属粉末生産技術が、3D プリントの CO2 フットプリントのさらなる削減に大きな影響を与えると述べています。